СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 1998 года по МПК C01B31/08 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, противогазовой технике, а также в других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения активного угля, включающий карбонизацию растительного сырья при температуре до 600^oC, активацию в присутствии водяного пара, диоксида углерода или кислорода при температуре до 1100^oC и после охлаждения нагревание без подвода активирующих агентов до температуры не более 1500^oC (патент ПНР N 241101 от 17.03.83 г. кл. C 01 B 31/10).

Недостатками известного способа являются низкая механическая прочность полученного активного угля и малый выход продукта.

Известен также способ получения активного угля, включающий карбонацию древесного или растительного материала в парах хлористого водорода или бромистого водорода при температуре 80-1200^oC в течение 0,16-10 ч и активацию с помощью окислительного газа (водяной пар, диоксид углерода или воздух) при температуре 500-1000^oC в течение 0,5-10 ч (патент США N 3557020 от 11.01.68 г. кл. C 01 B 31/08).

Недостатком данного способа является сложность проведения технологического процесса получения активного угля, обусловленная высокими требованиями к технике безопасности проведения процесса, так как хлористый водород и бромистый водород являются высокотоксичными веществами.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля из торфа, включающий гранулирование сырья, сушку, обработку гранул 0,5-20%-ным водным раствором соляной кислоты при температуре 70-1160^oC в течение 0,1-72 ч при весовом соотношении торф:раствор 1:(2-200), карбонизацию и активацию (А.С. N 610791 от 01.04.76 г. кл. C 01 B 31/08).

Недостатками указанного способа являются низкая адсорбционная способность полученного активного угля по парам хлорорганических веществ и низкая адсорбционная способность по парам органических веществ с температурой кипения 60-100^oC.

Целью изобретения является повышение адсорбционной способности активного угля по парам хлорорганических веществ и повышение адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60-100^oC.

В качестве эталонного хлорорганического вещества при исследовании адсорбционных процессов выбран хлористый этил, в качестве эталонного органического вещества с температурой кипения 60-100^oC выбран бензол.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим измельчение исходного сырья, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что перед гранулированием в измельченное сырье вводят каменный уголь в количестве 10-40 мас.

Способ осуществляется следующим образом.

Перемешивают молотый торф с пылью каменного угля и раствором сернистого калия до получения однородной пасты с влажностью не более 50% Полученную пасту гранулируют посредством прессования через фильеры с диаметром отверстий 1-6 мм на гидравлическом прессе при давлении 100-200 атм. Сформированные гранулы сушат при температуре 120-170^oC в течение 30-50 мин. Подсушенные до содержания влаги не более 20% гранулы карбонизуют при температуре 500-700^oC в течение 2-3 ч, активируют при температуре 750-870^oC в течение 4-5 ч и охлаждают до температуры 50-70^oC. Охлажденные гранулы промывают растворами сернистого калия, соляной кислоты и водой. Отмытые гранулы выдерживают 6 ч, высушивают при температуре более 600^oC в течение 0,5 ч и подвергают дополнительной термической обработке с водяным паром при температуре 600-870^oC в течение 1 ч.

Пример 1. Берут 4 кг молотого торфа с влажностью 50% добавляют 0,33 кг пыли каменного угля и при перемешивании добавляют 1,9 л раствора, содержащего 350 г/л калия и 175 г/л серы. Перемешивание ведут в смесителе с паровой рубашкой при температуре 55^oC в течение 40 мин до получения пластичной однородной пасты с влажностью 50% Полученную пасту гранулируют посредством прессования на гидравлическом прессе при давлении 150 атм. Гранулы сушат при температуре 150^oC в течение 40 мин, карбонизуют при температуре 600^oC в течение 2,5 ч и активируют при температуре 850^oC в течение 4,5 ч. После активации гранулы охлаждают до температуры 60^oC и промывают растворами сернистого калия, соляной кислоты и водой. Отмытые гранулы выдерживают 6 ч, сушат при температуре 500^oC в течение 0,5 ч и подвергают дополнительной термообработке с водяным паром при температуре 850^oC в течение 1 ч. Адсорбционная способность полученного активного угля по парам хлористого этила составила 14 мг/г, по парам бензола 135 мг/г.

Пример 2. Ведение процесса как в примере 1, за исключением количества добавляемой пыли каменного угля, которое составило 0,76 кг. Адсорбционная способность полученного активного угля по парам хлористого этила составила 20 мг/г, по парам бензола 127 мг/г.

Пример 3. Ведение процесса как в примере 1, за исключением количества добавленной пыли каменного угля, которое составило 2 кг. Адсорбционная способность полученного активного угля по парам хлористого этила составила 23 мг/г, по парам бензола 120 мг/г.

Результаты исследования влияния количества каменного угля, введенного перед гранулированием в измельченное сырье, на адсорбционную способность полученного активного угля по парам хлористого этила и бензола приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая адсорбционная способность активного угля по парам хлористого этила и бензола наблюдается при введении в измельченное сырье перед гранулированием каменного угля в количестве 10-40 мас. При введении менее 10 мас. каменного угля снижается адсорбционная способность по парам хлористого этила, а при введении более 40 мас. каменного угля снижается адсорбционная способность по парам бензола.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Использование сернистого калия в технологии производства активных углей из торфа позволяет получить активный уголь с такой пористой структурой, которая обеспечивает высокую адсорбционную способность по парам органических веществ с температурой кипения 60-100^oC (бензол). Однако при этом адсорбционная способность по парам слабосорбирующихся хлорорганических веществ (хлористый этил) недостаточна вследствие очень малой доли ультрамикропор, которые непосредственно ответственны за адсорбцию слабосорбирующихся веществ. При введении в исходное сырье каменного угля доля ультрамикропор существенно возрастает, т.к. при термической обработке каменного угля в присутствии сернистого калия в каменном угле образуются преимущественно ультрамикропоры.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить активный уголь, значительно превосходящий известные в адсорбционной способности по парам хлорорганических веществ и по парам органических веществ с температурой кипения 60-100^oC.

Этот активный уголь позволяет проводить более эффективную очистку воздуха от паров хлорорганических веществ и паров органических веществ с температурой кипения 60-100^oC и даст реальную возможность решить широкий круг экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно на повышение адсорбционной способности активного угля по парам хлорорганических веществ и по парам органических веществ с температурой кипения 60-100^oC, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Изобретение может быть использовано для получения активных углей, применяемых в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, противогазовой технике, а также в других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения состоит в способе получения активного угля из торфа, включающем измельчение исходного сырья, введение в измельченное сырье каменного угля в количестве 10-40 мас.%, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул. Предложенный способ позволяет получить активный уголь, значительно превосходящий известные в адсорбционной способности по парам хлорорганических веществ и по парам органических веществ с температурой кипения 60-100^o. 1 табл.

Способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение исходного сырья, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул, отличающийся тем, что перед гранулированием в измельченное сырье вводят каменный уголь в количестве 10 40 мас.